阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统及其施工方法与流程

本发明涉及自然水收集领域，尤指一种阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统及其施工方法。

背景技术：

从我国的水资源现状来说，城市雨水收集与利用进程迫在眉睫；室外自然水回收利用不仅可以大大提高水资源的利用效率，还可以有效改善区域生态环境。传统的钢筋混凝土雨水收集池或砖砌雨水收集池的施工工艺复杂，工序繁多，工期长，施工中易发生基坑垮塌等安全事故，施工受季节、天气的影响较大；钢筋混凝土雨水收集池或砖砌雨水收集池抗震、抗裂性差，容易产生渗漏，使用寿命短；混凝土结构修复、加固、补强比较困难；材料废弃后无法回收，后期的养护麻烦，需要定期防空清理水池。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种可回收利用、施工快速简便、安全环保，使用中不易损坏、容易养护、使用寿命长的阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统及其施工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统，包括将建筑群按不同的标高设置成阶梯形式的引流通道、透水区域、蓄水设施及基坑垫层，透水区域包括绿地或透水道路，透水道路包括透水砖、透水垫层、中粗砂层；蓄水设施包括弃流井、过滤井、模块蓄水池，模块蓄水池设有进水井和出水井，弃流井的雨水进口与引流通道连通，弃流井的弃流出水口与市政雨水管网连通，弃流井的收集雨水出口与过滤井进水口连通，过滤井出水口与进水井上部连通，出水井设有提升泵并与回用水管网连通，蓄水设施还设有控制器和设置在模块蓄水池内的水位传感器，提升泵、水位传感器与控制器连接，由控制器监测控制蓄水设施蓄水、放水、补水。

进一步的，模块蓄水池由若干个聚苯烯雨水收集模块组装而成，模块蓄水池外包裹防水土工布，防水土工布外侧设置厚度80mm-120mm的聚苯板保护层。

进一步的，弃流井中部设有不锈钢过滤网及弃流板槽，弃流井的收集雨水出口位于弃流井的下部。

进一步的，过滤井内设有多孔陶瓷滤料，过滤井进水口位置高于过滤井出水口。

进一步的，进水井底部设有排泥泵，与排泥管一端连通，排泥管另一端与市政污水管道连通，排泥泵与控制器连接，受控于控制器。

进一步的，模块蓄水池内还设有反冲洗装置，包括反冲洗水管、阀门及抽水泵，反冲洗装置与控制器连接，受控于控制器。

进一步的，透水垫层为粒径5-10mm的米石，铺设厚度为130mm-180mm。

进一步的，基坑垫层包括自下而上设置的厚度80mm-120mm的c15混凝土垫层、厚度180mm-250mm的c25钢筋混凝土底板、厚度80mm-120mm的中砂找平层，c25钢筋混凝土底板中采用12@200双层双向钢筋。

阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统的施工方法，包括如下步骤，

（a）测量放线：根据设计图纸在施工现场标记位置；

（b）基坑开挖：采用挖机及/或人工方式放坡开挖，基坑开挖的宽度、长度、坡度按设计图纸确定，开挖深度3m以内的采用挖掘机一次开挖至距沟槽底0.2m，开挖深度超过3m的，采用挖掘机分两次开挖至距沟槽底0.2m，开挖完成后修整边坡坡度、清理槽底；

（c）基坑垫层处理：基坑清槽完成后浇筑厚度80mm-120mm的c15混凝土垫层，放置12@200双层双向钢筋后浇筑厚度180mm-250mm的c25混凝土，形成钢筋混凝土底板，然后在钢筋混凝土底板上面铺厚度80mm-120mm的中砂找平层；

（d）弃流井、过滤井设置：按照图纸开挖弃流井、过滤井，根据图纸绑扎好钢筋、预留好洞口支模后浇筑混凝土，养护完成拆模后，在弃流池中部设置不锈钢过滤网及弃流板槽，过滤井内设置多孔陶瓷滤料；

（e）铺设防水土工布：在钢筋混凝土底板上铺设防水土工布，采用整宽幅的防水土工布，减少搭接，超过宽幅时采用搭接的方式连接，搭接宽度不少于300mm，铺设时需要保证防水土工布的平整无皱褶，铺设完成后，要对防水土工布进行检查，如有损坏，要及时进行修补；

（f）模块蓄水池安装：在防水土工布上将聚苯烯雨水收集模块组装成模块蓄水池，模块需严格按设计图纸码放，先安装第一层聚苯烯雨水收集模块，同层模块之间用连接件连接，同时在第一层模块之间安装反冲洗装置，反冲洗管的端部用管堵封牢，然后再逐层往上铺设模块，上、下层模块之间用连接件连接；

（g）包裹防水土工布：采用防水土工布紧紧围裹在已组装好的模块蓄水池周围，并按折痕将其折好，在顶面包裹时两侧搭接宽度大于500mm；

（h）铺设防护板：模块蓄水池包裹好防水土工布后，在其外侧四周及顶面铺设厚度80mm-120mm的聚苯板保护层；

（i）管道连通：采用水管将弃流井的雨水进口与引流通道连通，弃流井的弃流出水口与市政雨水管网连通，弃流井的收集雨水出口与过滤井进水口连通，过滤井出水口与进水井上部连通，出水井与回用水管网连通；

（j）排泥泵、提升泵安装：进水井底部安装排泥泵，排泥泵与排泥管一端连通，排泥管另一端与市政污水管道连通，出水井安装提升泵并与回用水管网连通；

（k）控制器安装与连接：根据图纸在定位安装控制器，将排泥泵、提升泵、反冲洗装置及安装在模块蓄水池内的水位传感器与控制器电连接；

（l）基坑回填：回填方式采用四周向中心均匀回填，回填时发现石块、砖头等杂质应及时清除，每层回填300mm-400mm厚采用平板振动夯实，逐层回填距离至模块蓄水池标高面-0.5m处，采用人工回填找平；

（m）路面铺设：在基坑回填土上铺设一层2mm-5mm的中粗砂层，在中粗砂层上铺设透水垫层，透水垫层为粒径5mm-10mm的米石，铺设厚度为130mm-180mm，透水垫层上铺设透水砖，用粗砂灌缝。

本发明的有益效果在于：模块蓄水池采用聚苯烯雨水收集模块组装而成，蓄水池的形状可根据需求任意组合，不受场地限制，模块可回收重复利用，环保且成本低，组装过程简单，工期短，维护便捷、抗渗防漏性能卓越，聚苯烯雨水收集模块运输非常方便，既节省了运输空间，又降低了施工成本，同时水质也更加稳定；室外自然水收集与再利用系统不仅实现了收集及再利用，以达到充分利用资源、改善生态环境、减少外排径流量、减轻区域防洪压力的作用，同时还达到了减缓城市雨水洪涝，回补地下水减缓地下水位下降趋势的效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明关于阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统，包括将建筑群按不同的标高设置成阶梯形式的引流通道、透水区域、蓄水设施及基坑垫层4，透水区域包括绿地或透水道路，透水道路包括透水砖1、透水垫层2、中粗砂层3；蓄水设施包括弃流井5、过滤井6、模块蓄水池7，模块蓄水池7设有进水井71和出水井72，弃流井5的雨水进口51与引流通道8连通，弃流井5的弃流出水口52与市政雨水管网连通，弃流井5的收集雨水出口53与过滤井进水口61连通，过滤井出水口62与进水井71上部连通，出水井72设有提升泵73并与回用水管网9连通，蓄水设施还设有控制器和设置在模块蓄水池7内的水位传感器，提升泵73、水位传感器与控制器连接，由控制器监测控制蓄水设施蓄水、放水、补水，模块蓄水池7由若干个聚苯烯雨水收集模块组装而成，模块蓄水池7外包裹防水土工布10，防水土工布10外侧设置厚度80mm-120mm的聚苯板保护层11，弃流井5中部设有不锈钢过滤网54及弃流板槽55，弃流井5的收集雨水出口53位于弃流井5的下部，过滤井6内设有多孔陶瓷滤料63，过滤井进水口61位置高于过滤井出水口62，进水井71底部设有排泥泵74，排泥泵74与排泥管75一端连通，排泥管75另一端与市政污水管道连通，模块蓄水池7内还设有反冲洗装置，包括反冲洗水管、阀门及抽水泵，透水垫层2为粒径5-10mm的米石，铺设厚度为130mm-180mm，基坑垫层4包括自下而上设置的厚度80mm-120mm的c15混凝土垫层41、厚度180mm-250mm的c25钢筋混凝土底板42、厚度80mm-120mm的中砂找平层43，c25钢筋混凝土底板42中采用12@200双层双向钢筋。

阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统的施工方法，包括如下步骤，

（a）测量放线：根据设计图纸在施工现场标记位置；

（b）基坑开挖：采用挖机及/或人工方式放坡开挖，基坑开挖的宽度、长度、坡度按设计图纸确定，开挖深度3m以内的采用挖掘机一次开挖至距沟槽底0.2m，开挖深度超过3m的，采用挖掘机分两次开挖至距沟槽底0.2m，开挖完成后修整边坡坡度、清理槽底；

（c）基坑垫层处理：基坑清槽完成后浇筑厚度80mm-120mm的c15混凝土垫层41，放置12@200双层双向钢筋后浇筑厚度180mm-250mm的c25混凝土，形成c25钢筋混凝土底板42，然后在c25钢筋混凝土底板42上面铺厚度80mm-120mm的中砂找平层43；

（d）弃流井、过滤井设置：按照图纸开挖弃流井5、过滤井6，根据图纸绑扎好钢筋、预留好洞口支模后浇筑混凝土，养护完成拆模后，在弃流池5中部设置不锈钢过滤网54及弃流板槽55，过滤井6内设置多孔陶瓷滤料63；

（e）铺设防水土工布：在c25钢筋混凝土底板42上铺设防水土工布10，采用整宽幅的防水土工布10，减少搭接，超过宽幅时采用搭接的方式连接，搭接宽度不少于300mm，铺设时需要保证防水土工布10的平整无皱褶，铺设完成后，要对防水土工布10进行检查，如有损坏，要及时进行修补；

（f）模块蓄水池安装：在防水土工布10上将聚苯烯雨水收集模块组装成模块蓄水池7，模块需严格按设计图纸码放，先安装第一层聚苯烯雨水收集模块，同层模块之间用连接件连接，同时在第一层模块之间安装反冲洗装置，反冲洗管的端部用管堵封牢，然后再逐层往上铺设模块，上、下层模块之间用连接件连接；

（g）包裹防水土工布：采用防水土工布10紧紧围裹在已组装好的模块蓄水池周围，并按折痕将其折好，在顶面包裹时两侧搭接宽度大于500mm；

（h）铺设防护板：模块蓄水池包裹好防水土工布10后，在其外侧四周及顶面铺设厚度80mm-120mm的聚苯板保护层11；

（i）管道连通：采用水管将弃流井5的雨水进口51与引流通道8连通，弃流井5的弃流出水口52与市政雨水管网连通，弃流井的收集雨水出口53与过滤井进水口61连通，过滤井出水口62与进水井71上部连通，出水井72与回用水管网9连通；

（j）排泥泵、提升泵安装：进水井71底部安装排泥泵74，排泥泵74与排泥管75一端连通，排泥管75另一端与市政污水管道连通，出水井72安装提升泵73并与回用水管网9连通；

（k）控制器安装与连接：根据图纸在定位安装控制器，将排泥泵74、提升泵73、反冲洗装置及安装在模块蓄水池7内的水位传感器与控制器电连接

（l）基坑回填：回填方式采用四周向中心均匀回填，回填时发现石块、砖头等杂质应及时清除，每层回填300mm-400mm厚采用平板振动夯实，逐层回填距离至模块蓄水池标高面-0.5m处，采用人工回填找平；

（m）路面铺设：在基坑回填土上铺设一层2mm-5mm的中粗砂层3，在中粗砂层3上铺设透水垫层2，透水垫层2为粒径5mm-10mm的米石，铺设厚度为130mm-180mm，透水垫层2上铺设透水砖1，用粗砂灌缝。

本实施例中，采用的聚苯烯雨水收集模块的性能指标如下：

材质：聚苯烯

尺寸：1000×500×400mm

蓄水容积：125l

孔隙率：90%-96%

抗压承载强度：300kn/m²-750kn/m²

聚苯烯雨水收集模块蓄水池与传统蓄水池对比如下：

聚苯烯雨水收集模块大多数性能都比两个材料要好，尤其是在工期和功能性、环保性上，施工快速简便、安全环保，使用中不易损坏、容易保养，适合应用于大中型的雨水收集及回用。

阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统是利用阶梯式建筑群的自然坡度及屋顶、道路、庭院、广场、绿地采取相应的措施，收集及再利用，以达到充分利用资源、改善生态环境、减少外排径流量、减轻区域防洪压力的目的。阶梯式建筑群室外自然水收集与再利用系统不是狭义的利用雨水资源和节约用水，它还包括减缓城市雨水洪涝，回补地下水减缓地下水位下降趋势，控制雨水径流污染、改善城市生态环境等广泛的意义。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。